基于SCT89C52单片机的无线超声波雾化系统的设计
基于单片机AT89S52的超声波测距仪的设计与实现
基于单片机AT89S52的超声波测距仪的设计与实现一、引言超声波测距仪是一种非接触式测距设备，通过发送超声波脉冲并接收超声波的回波来计算目标物体与测距仪之间的距离。
它在工业控制、智能车辆、机器人等领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于单片机AT89S52的超声波测距仪的设计与实现，详细讨论硬件电路设计、软件程序编写以及实验测试等内容。
二、硬件设计1. 超声波模块超声波模块是测距仪的核心部件，它负责发射超声波脉冲并接收回波。
常见的超声波模块工作频率为40kHz，发送和接收分别采用单一的超声波传感器。
在本设计中，我们选用了HC-SR04型号的超声波模块，该模块具有精准测距、低功耗等优点，适合在单片机项目中使用。
2. 单片机AT89S52单片机AT89S52是一种高性能、低功耗的单片机芯片，它具有多种外设接口和丰富的功能，非常适合作为超声波测距仪的控制核心。
在本设计中，AT89S52的I/O口将分别连接超声波模块的Trig和Echo引脚，以完成数据的发送和接收。
3. 显示模块为了方便用户获取测距结果，我们设计了一个简单的数码管显示模块，用于显示测距仪测量到的距离数值。
利用AT89S52的数码管驱动功能，可以轻松实现距离数值的显示，并且可以根据需要扩展其他功能，比如显示单位、光线亮度调节等。
4. 电源电路为了保证整个测距仪系统的正常工作，我们设计了一个稳压电源电路，用于为AT89S52和超声波模块提供稳定的电压。
在实际应用中，我们可以选择直流电源输入或者电池供电，以满足不同场合的需求。
三、软件程序设计1. 初始化设置在软件程序设计中，首先需要对AT89S52的I/O口进行初始化设置，包括将Trig引脚设置为输出模式、将Echo引脚设置为输入模式，同时配置定时器和中断等功能。
这些初始化设置将为后续的超声波测距操作奠定基础。
2. 超声波信号发送当用户需要进行测距时，软件程序会向超声波模块的Trig引脚发送一个10us的高电平脉冲信号，启动超声波发送。
基于STC89C52RC的超声波测距系统设计
2010年1月第1期电子测试ELECTRONIC TESTJan.2010No.1基于STC89C52RC的超声波测距系统设计李航，王可人(解放军电子工程学院 304实验室，安徽 合肥 230037)摘要：本文介绍了一种基于STC89C52RC的超声波测距系统的工作原理及其硬件组成和相应的软件流程。
硬件系统由脉冲发射电路、接收电路、温度补偿电路和相应的控制电路组成。
软件部分采用单片机C语言程序编程，主要由键盘扫描、定时器/计数器初始化、超声波发射子程序、中断服务子程序和LED动态显示子程序构成。
同时，为了提高超声波测距精度，采用温度传感器进行环境温度检测，对超声波的传播速度进行校正。
实测证明，系统具有较高的测量精度和较强的适应性。
关键词：STC89C52RC；超声波；测距；温度补偿中图分类号：TP274.53 文献标识码：AＵｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｒａｎｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ LI Hang，Wang Keren(Lab 304, EEI，Hefei Anhui 230037，China)Abstract:This paper introduces a single-chip-microcomputer STC89C52RC control system for ultrasonic ranging system and the hardware circuit and the software flow chart of the control system. This hardware includes a pulse transmitter, a receiver, a temperature compensating circuit and related control logic. And the software is composed by keyboard scan, timer or counter initialization, sending ultrasonic subprogram, interrupt service routine and dynamic display subprogram. At the same time, in order to improve the accuracy of the ultrasonic range system that the temperature and correct the speed of the ultrasound. The measure results show that the system can obtain higher precision and better adaptability.Keywords: STC89C52RC; ultrasonic wave; distance measure; temperature compensation0 引言超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而经常被用于距离的测量。
基于STC89C52的智能烟雾检测报警系统论文WORD
摘要当今世界已进入信息时代，在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
随着这些系统能力的增强，传感器的作用越来越重要。
传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。
本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。
其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。
选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。
STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。
该烟雾报警器是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器，具有一定的实用价值。
关键词:传感器；烟雾报警器；STC12C5410AD单片机AbstractThe world has entered the information age, in the course of the use of information, we must first resolve is to obtain accurate and reliable information, and sensor is to obtain information in the field of natural and production of the main ways and means. In modern industrial production, especially in automated production processes, use a variety of sensors to monitor and control the various parameters of the manufacturing process, so that equipment or the best work in the normal state, and to reach the best quality products. With the enhanced capacity of these systems, sensors have become increasingly important. Sensors have become automated systems and robotics in a key component, as the system composed of a structure, its importance has become increasingly apparent.In order to improve awareness and understanding of the sensor, especially for smoke sensor in-depth research, and its use and purpose, this paper microcomputer with the sensor technology development and design of this smoke control system.In this thesis, smoke sensors and resistive technology as the core MCU and other electronic technology with the combination of skills to design a better smoke alarm. Which use MQ-2 combustible gas sensor type semiconductor Smoke Sensors detect smoke, have high sensitivity, fast response, the advantages of anti-interference ability, and low-cost, long life. Selected STC12C5410AD microcontroller, which integrates A / D conversion, hardware multiplier, the hardware resources such as pulse width modulator with a high speed, low power consumption, the advantages of superior anti-jamming, is similar in cost-effective high technology products.To STC12C5410AD microcontroller and MQ-2-type semiconductor resistance type smoke sensor as the core design of the smoke alarm can achieve sound and light alarm, fault diagnosis, concentration display, alarm limit settings, delay alarm and serial communication with PC functions. The smoke alarm is a simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive, intelligent smoke detectors, has some practical value.Key words：sensors ; smoke alarm ; STC12C5410AD SCM目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论........................................................ - 1 -1.1 研究智能烟雾报警器的背景与意义.......................... - 1 -1.2 智能烟雾报警研究现况.................................... - 1 -1.3 本设计的主要特点........................................ - 2 -2 烟雾报警系统的方案选择与论证 ................................ -3 -2.1 系统总体功能概述........................................ - 3 -2.2 单片机的选择............................................ - 3 -2.3 烟雾传感器的选择........................................ - 4 -2.4 温度传感器选择.......................................... - 5 -2.5 无线发射接收模块的选择.................................. - 7 -3 烟雾报警系统硬件设计........................................ - 8 -3.1 无线模块电压调节电路.................................... - 8 -3.2 无线接受模块电路........................................ - 8 -3.3 无线发射模块电路....................................... - 10 -3.4 LCD1602液晶显示模块.................................... - 12 -3.5 声光报警电路........................................... - 13 -3.6 烟雾检测电路........................................... - 14 -3.7 温度检测电路........................................... - 14 -4 烟雾报警系统软件设计....................................... - 16 -4.1 主程序设计............................................. - 16 -4.2 声光报警程序设计....................................... - 17 -4.3 按键模块程序设计....................................... - 18 -5 实际测试................................................... - 19 -5.1 测试设备............................................... - 19 -5.2 测试结果............................................... - 19 - 结论..................................................... - 20 -致谢..................................................... - 21 -参考文献..................................................... - 22 -附录..................................................... - 23 -1 绪论1.1 研究智能烟雾报警器的背景与意义世界上无时无刻不在发生各种各样的灾难。
基于单片机的超声波报警系统设计
基于单片机的超声波报警系统设计曾勇(江苏省常州技师学院,江苏常州213000)【摘要】STC89C52是STC 系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动化控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。
本次设计的超声波报警系统主要是围绕STC89C52单片机、超声波传感器来完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将与前方物体的距离探测出来，然后由STC89C52单片机处理运算，并与预先设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。
【关键词】超声波传感器；STC89C5由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，同时也更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。
因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。
可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。
因此，超声测距在特殊环境下有较广泛的应用。
利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离以及方向）。
所以，超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。
同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。
1设计方案本超声波报警系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元。
硬件电路结构由单片机最小系统、超声波传感器、蜂鸣器、1602液晶显示器等组成。
软件划分为主程序和数据采集、按键控制、液晶显示、报警等子程序。
基于某STC89C52无线超声波测距地设计
实用文档物理与信息工程学院《电子系统设计》报告设计题目1：基于80C52单片机的超声波无线测距显示设计题目2：专业：光电信息工程年级：2011级姓名：许晓文学号：111100840同组姓名：邵鹏飞学号：111100815同组姓名：黄娇红学号：111100807指导老师：林志贤2014年7月基于80C52单片机的超声波无线测距显示一、设计要求和目的1.1设计要求：采用一种单片机STC89C52控制HC-SR04实现的无线超声波测距系统。
通过简单的无线通信协议，实现可靠性与功耗平衡，该系统能实现对距离的检测，是可以实现远程控制的无线超声波测距系统。
低功耗实时性的无线超声波测距是该设计的最大特点。
无线传输采用nRF24L01模块传输，用LCD1602实现温度显示。
该系统结构简单可靠功耗较低，成本低，是一种无线传感器的解决方案。
1.2设计目的：（1）熟悉系统设计步骤以及超声波的特性（2）能够运用所学数电、模电电路知识对电路进行合理的调试（3）增强模块化的思想，掌握无线模块的SPI时序特点（4）加强动手能力、培养团队合作意识二、系统设计原理1主控芯片方案采用传统的STC89C52 单片机作为主控芯片。
此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠。
单片机最小系统单片机控制模块由STC89C52最小系统组成，其中包括单片机，晶振电路和复位电路。
（1）、晶振电路：晶振电路由两个30pF电容和一个12MHz晶体振荡器构成，接入单片机的X1、X2引脚。
（2）、复位电路：单片复位端低电平有效。
单片机最小电路原理图如图1：图1 单片机最小系统2 无线通信模块方案采用nRF24L01无线射频模块进行通信，nRF24L01是一款高速低功耗的无线通信模块。
他能传输上千米的距离（加PA），而且价格较便宜，采用SPI总线通信模式电路简单，操作方便。
2.1 nRF24L01芯片概述nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。
基于STC89C52单片机的超声波测距仪设计
示最 小分 辨率 为０ ． ０ １ ｍ， 测量盲 区小 于０ ． １ ５ 米， 且 重复性 好。 该 系统通 复位 电路 模块 设 计 过以Ｓ ＴＣ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 为工作处理 器核心 ， 超 声波传感 器， 它是一种新 单片机 在启动 时都 需要复位， 以使 Ｃ Ｐ Ｕ及系统各部 件处 于确定 的 颖的被动 式超声波 探测器件， 能够 以非接触测 出前 方物 体距离 ， 并将 其 初始 状态 ， 并从初态 开始 工作 。 ８ ９ 系列单片机 的复位信号 是从Ｒ ｓ Ｔ 引脚 转化 为相应 的 电信号 输出。 该报警 器的最 大特点就 是使 用户能 够操 作
一
序的总 称 。 单片 机应用系统 的研制过 程包括总体设 计， 硬件设计、 软件 平 时间｝ 声速（ ３ ４ ０ Ｍ／ Ｓ ） ） ／ ２ 。
设计 等几个 阶段 。 系统 采用Ｓ ＴＣ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机作为核 心控制 单元 ， 当测 时序 图表 明只需要 提供 一个 １ ０ ｕ Ｓ 以 上脉 冲触发信号 ， 该 模块 内部 得的距离小于设定 距离时， 主控芯片将测得 的数值与设定值进行 比较处 将发 出８ 个４ ０ Ｋ Ｈｚ 周期电平并 检测 回波 。 一旦检测到有 回波信 号 Ⅱ 输出
ｌ ｕｓ 。
声音报警电路攥块设计
通过超声波 来实现 。 ｓ Ｔ ｃ ８ ９ ｃ ５ ２ 是Ｓ Ｔ ｃ 系列单片 机 里应用此较广泛 的一款 ， 本 用一 个Ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ 和三极管、 电阻接 到单片机的Ｐ ｌ ３ 引脚上 ， 构成声音 文主要是利 ￣ Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机、 超声波传感器完成测距报警系统的制作。 报警电路。
：
一
误差 分析 要 想判断 捕获 到的第一 个回波确 定准确的 接受时 间， 必须对 收到 的信号进行足够的放 大， 否则不正确 的判断 回波时 间， 会对超 声波测量 Ｓ ＴＣ８ ９Ｃ５ ２ 。 精 度产生 影响。 主控 制器 模 块 超 声波在 大气中传播的速度受介 质气体的温度 、 密度及气体分子成 ＿ 蜂鸣器报警 ， ４ 侄 数 码 管 显 分的影响 。 实际情况下， 温度每上 升或者下降 ｌ 度， 声速将增加 或者减少 模块 ■— — 一 一 ～ 模块 Ｏ ． ６ ０ ７ ｍ／ ｓ ， 这个 影响对于较 高精度的测量是相 当严重的。 圉 １系统总体设计图 主 控制 模块 设计 结 论 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 、 超声波传感器、 按键 、 四位数码管、 蜂 鸣器等 一些单片 对 所 设 计 的 硬 件 电 路 进 行 测 量 、校 准 发 现 其 测 量 范 围
基于STC89C52的无线超声波测距系统的研究与设计
基于STC89C52的无线超声波测距系统的研究与设计一、本文概述随着无线通讯技术和超声波测距技术的快速发展，无线超声波测距系统因其非接触、高精度、实时性强等优点，在机器人导航、智能车辆、工业自动化等领域得到了广泛应用。
本文旨在研究与设计一种基于STC89C52单片机的无线超声波测距系统，旨在实现测距的高精度、快速响应和无线通信功能。
本文首先介绍无线超声波测距系统的基本原理和STC89C52单片机的特点，分析其在测距系统中的应用优势。
接着，详细阐述系统硬件设计，包括超声波发射与接收电路、STC89C52单片机最小系统、无线通信模块等关键部件的选型与设计。
在系统软件设计方面，本文将介绍测距算法的实现，包括超声波信号的发射与接收控制、距离计算等关键步骤。
还将探讨如何通过软件优化提高测距精度和响应速度。
本文还将对系统进行实验验证，包括硬件电路测试、软件功能调试和整体性能测试。
通过对实验结果的分析，评估系统的性能指标，如测距精度、响应时间和无线通信稳定性等。
总结本文的研究成果，并对未来研究方向进行展望。
本文旨在通过深入研究与设计基于STC89C52单片机的无线超声波测距系统，为相关领域提供一种高性能、低成本的测距解决方案，推动无线超声波测距技术的进一步应用与发展。
二、超声波测距原理及关键技术超声波测距系统主要依赖于超声波在空气中的传播速度以及回波时间来进行距离测量。
STC89C52单片机作为系统的核心控制单元，负责控制超声波的发射与接收，以及处理相关数据以计算距离。
超声波测距的基本原理是：当超声波发射器发出超声波后，这些声波在空气中传播，遇到障碍物后被反射回来，由接收器接收。
由于超声波在空气中的传播速度（约为340m/s）是已知的，通过测量超声波从发射到接收的时间差，就可以计算出超声波传播的距离，从而得到障碍物与测距系统之间的距离。
计算公式为：距离 = (超声波速度×时间差) / 2。
在基于STC89C52的无线超声波测距系统设计中，有几个关键技术点需要特别关注：为了有效地发射和接收超声波，需要设计合适的发射和接收电路。
基于STC89C52的超声波语音测距仪设计
ｉ
关 外 中断
ｌ
读取 时 间值
ｉ
计算 测量 距离
』
语音 报数 、 涪 晶显 示
Ｉ
图 ５ 三 线 串 口控 制 时 序 图
Ｌ Ｃ Ｄｌ ∞２
开外静中断 ｌ
Ｉ 返 回 Ｉ
图 ７ 主 程序 流 程 图 图 ８ 外 部 中 断 子 程序 设 计
图 ６ 液 晶 显 示 电路
０ ． ２ ｃ ｍ。
考虑到超声波传播速度与环境温度的关系， 即： ｖ ＝ 、 ／ １ ＋ ｉ ，
超 声 波 发 射 哇 略ｋ ； ： ＝
超声渡接 收电路 Ｉ ＝ ＝） Ｓ Ｔ ｏ ８ ９ Ｏ ５ ２
该模块有 四个端 口， 如 图３ 所示 。 其工作原理是 ： （ １ ） 给脉冲触发 引脚Ｔ ｉ ｒ ｇ 端输入最少为 ｌ ０ ｓ 的高 电平信号 ， （ ２ ） 输入高 电平信 号后 ， 波模块 自动发送８ 个４ ０ ｋ Ｈｚ 的方波 ， 在发送方波后再进行 自动检 测有
没有信号返 回 ； （ ３ ） 如果检测 到有信号返 回时， 则通 过Ｅ ｃ ｈ ｏ 端 口输出 个高 电平 ， 这个高 电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时 间， 然后就可 以计算 出距离 。 ３ ． ３语 音播 报 电路 该电路采用 的是ＷＴ Ｗ－ １ ６ Ｐ 模 块， 如图４ 所示 。 该模块内部 采用 ＷＴ５ ８ ８ Ｄ－ ２ ０ Ｓ Ｓ 语音 芯片 作为 核心控制 电路 ， 包含 了ｓ Ｐ Ｉ — Ｆ Ｌ Ａ ｓ Ｈ、 复位 电路 、 震荡 电路等外围电路。 ＷＴ ５ ８ ８ Ｄ 是一款可重复擦除烧写的 语音单片机芯片 ， 配套ＷＴ ５ ８ ８ Ｄ Ｖ ｏ ｉ ｃ ｅ Ｃ ｈ ｉ ｐ Ｊ ： 位机操作软 件可随意 更换任何一种 控制模式 ， 把信 息下载￣ ｊ ｓ Ｐ ｉ — Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 上 即可［ ５ １ 。 本设计采用三线 串口控制模 式 ， 通过片选 Ｃ Ｓ （ Ｐ ０ ２ ） 、 数据Ｄ ＡＴ Ａ （ Ｐ Ｏ Ｄ、 时钟 Ｃ Ｌ Ｋ（ Ｐ ０ ３ ） 三个 串口可 以对语音芯片进行控制 ， 不需要采 用按 键 ， 支持Ｐ ＷＭ音频输 出， 直接驱 动扬声器 。 三 线串 口控制时序
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
农机化研究
第9 期
基 于 SCT 8 9 C 5 2 单 片 机 的 无 线 超 声 波 雾 化 系 统 的 设 计
唐 宇1，2 ，王克强1 ，刘传菊1 ，李国元2
（ 1． 仲恺农业工程学院 信息学院，广州 510225； 2． 华南理工大学 电子与信息学院，广州 510641）
环境没有超过预设 的 条 件 即 正 常 的 数 据 传 输 时 ，指 示 灯是绿色的； 当超过预设的条件后，指示灯变成红色， 处于报警状态，雾化片开始工作。改 变 外 界 的 环 境， 使 其 没 有 超 过 预 设 的 条 件 ，指 示 灯 又 跳 变 成 绿 色 ，雾 化片停止工作。
图 4 温湿度控制原理框图
［1］ 肖会芹，周国雄，孙艳华． 基于单片机的超声波雾化器智 能控制系统［J］． 微 计 算 机 信 息，2009，25 （ 1 － 2 ） ： 114 － 115．
［2］ 周国雄，夏国荣，周凯，等． 基于无线数据收发原理的自 动报站系统［J］． 微 计 算 机 信 息，2008，24 （ 1 － 1 ） ： 179 － 181．
图 2 超声波雾化器电路原理框图
2． 2 单片机小系统 STC89C52 单 片 机 是 宏 晶 科 技 推 出 的 新 一 代 高
速 / 低功耗 / 超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容 传统 8051 单片机，12 时钟 / 机器周期和 6 时钟 / 机器 周期可以任意选择［1，7－8］。其结构如图 3 所示，具有缩 小系统体 积、减 低 系 统 成 本 和 增 加 系 统 可 靠 性 等 特 点，能完全满足智能控制系统的要求。
作，产生水雾，漂浮在空气中，起到降温的作用； 当外 界 的 湿 度 超 过 预 先 的 湿 度 ，在 一 定 的 水 位 条 件 下 ，雾 化片工作，起到加湿作用。
1 系统工作原理
无线超声雾化系统原理框图，如图 1 所示。两片 STC89C52 单片机 通 过 无 线 模 块 接 收 和 发 送 数 据，采 用 nRF24L01 模块实现无线传输的功能。其中，一片 单片机通过串口和 PC 机相连，实现数据在电脑上显 示和传输； 另一片单片机和雾化片的控制开关相连， 起到控制作用。当外界的温度超过预先设定的温度， 在一定的 水 位 条 件 下，单 片 机 控 制 的 雾 化 片 开 始 工
图 5 控制显示界面
2． 4 无线传输模块 系 统 使 用 的 无 线 传 输 模 块 是 nRF24L01。
nRF24L01 是 NORDIC 公 司 设 计 的 新 型 单 片 2． 4GHz 射频收发器件［9］。它包括频率发生 器、功 率 放 大 器、 晶体振荡器、调制器和解调器。输出 功 率、频 道 选 择 和协议的设置可以通过 SPI 接口进行设置。该模块具 有极低的电流消耗： 当工作在发射模式下，发射功率 为－ 6dBm 时 电 流 消 耗 为 9． 0mA； 在 接 收 模 式 时 为 12. 3mA； 掉电模式和待机模式下电流消耗更低。
度和湿度实时显示以及设定功能和无线智能控制雾化量及成本低等优点。
关键词： 单片机； 传感器； 无线收发器； 超声波雾化
中88X（ 2012） 09－0146－04
0 引言
北方气候干 燥，南 方 气 温 偏 高，均 不 适 合 农 作 物 生长 。 据统计 ，植物 通 常 适 合 生 长 在 一 定 温 度 和 湿 度 的环境下［3］。然而，很多情况下，植物 因 无 法 在 这 种 种 植 环 境 下 生 长 ，导 致 成 活 率 降 低［1－3］。 因 此 ，在 农 作 物生长过程中 ，保持 农 作 物 的 温 度 和 湿 度 是 一 个 十 分 重要的问题。
基于此问题，本文设计了由 STC89C52 单片机为 核心的无线智能超声波雾化系统。该系统由传感器 采集温度和湿度等参数，利用无线收 发 器 发 送 至 PC 机，PC 机利用反馈信息 控 制 压 电 陶 瓷 片 工 作。压 电 陶瓷片将电能转化 为 超 声 波 能 量 ，而 超 声 波 能 量 能 在 常温下将水溶性药物雾化成 1 ～ 3μm 的微小雾粒，达 到雾化效果，进而提高农作物的成活率。
收稿日期： 2011－10－20 基金项目： 广东省科技计划项目（ 2010B020315028 ） ； 广州市科学普及
项目（ 2009KP051） 作者简介： 唐 宇（ 1982 －） ，男，江西 萍 乡人，讲 师，博 士 研 究生，（ E －
mail） tangyu_mycauc@ 163． com。
3 设计运行情况
图 3 STC89C52 单片机结构
2． 3 温湿度控制系统 温湿度控制原理框图如图 4 所示。该控制系统由
采用 STC89C52 单片机和无线模块 NRF24L01 来传输 和反馈数 据，从 而 进 行 数 据 通 信 传 输［2，9］。 在 PC 机 上，可以显示外界的温度和湿度的界面，如图 5 所示。 通过设定一个温湿度来控制雾化片的工作。当外界
［8］ 高绍坤，秦雷，王秋生． 基于 C8051F 单片机的移动式音 乐喷泉设计［J］． 电子技术应用，2008（ 8） ： 62－64．
［9］ 曾国敬，宋跃，何志辉． 一种智能家居远程控制系统的硬 件设计［J］． 电子技术应用，2011（ 4） ： 83－86．
A Design of Wireless Ultrasonic Atomization System Based on STC89C52 MCU
0 ～ 0． 5 0． 5 ～ 1． 0 1． 0 ～ 1． 5 1． 5 ～ 2． 0 2． 0 ～ 2． 5 2． 5 ～ 3． 0
17． 9 18． 4 18． 8 17． 5 18． 9 17． 7
39． 2 38． 5 39． 1 38． 2 38． 8 38． 9
77． 4 76． 8 77． 1 76． 2 75． 8 76． 5
系统的核心电路为超声波雾化器电路。它以水为 介质，通过压电 陶 瓷 片 将 电 能 转 换 为 机 械 能 ，使 水 变 为雾状微粒，起到雾的效果。采 Multisim 对电路进行 仿真，如图 6 所示。雾化器工作电路由电容三点式震 荡电路、压电陶瓷片和水位监控等电路构成。
仿真结果如图 7 所示，理论上可达到 1． 72MHz 的 振动频率，峰峰值为 44． 0V。实际运行的波形如图 8 所示。在示波器上观察到的振动频率为 1． 7MHz，峰 峰值为 33． 6V。产生误差的原因是由于水的震动，对
38． 1 37． 8 38． 5 37． 9 38． 2 38． 8
75． 8 75． 5 74． 6 75． 6 74． 7 74． 5
表 2 系统运行数据（ 工作方式二）
采集时间 t /h
雾化量 / mL
系统工作温度 /℃
系统工作湿度 / % rh
图 8 实际运行波形
通过连续运行系统 3h，每间隔 0． 5h 测 1 次数据， 设定系统每分钟雾化 0． 2mL 水为工作方式一； 每分钟 雾化 0． 4mL 水为工作方式二。经实验测得数据如表 1 和表 2 所示。两种方式下实际产生的雾化量和设定值
图 1 无线超声雾化系统原理框图
2 硬件电路设计
本系统硬件电路 主 要 包 括 超 声 波 雾 化 器 、单 片 机 小系统、温湿度控制系统和无线传输模块等 4 个电路
·146·
2012 年 9 月
农机化研究
第9 期
模块。 2． 1 超声波雾化器
超声波雾化器电路主要由 4 个模块组成，分别为 交流电源、变压整流、水位控制和振荡换能［4－6］，如图 2 所示 。超声波雾化器 是 本 设 计 系 统 的 核 心 器 件 ，基 于 共振原理实现空气温湿度自动调节。电路中产生的 振 荡 信 号 经 大 功 率 三 极 管 放 大 后 ，传 递 给 超 声 晶 片， 超声波晶片将电能 转 化 为 超 声 波 能 量 ，超 声 波 能 量 在 常温下将各种水溶 液 物 化 成 小 雾 粒 ，从 而 实 现 超 声 雾 化功能 。 设计时 ，在 水 位 控 制 开 关 处 连 接 了 智 能 控 制 模块，可以实现雾化功能的智能化。
片 将 电 能 转 化 为 超 声 波 能 量 ，而 超 声 波 能 量 能 在 常 温 下 将 水 溶 性 药 物 雾 化 成 1 ～ 3 μm 的 微 小 雾 粒 ，同 时 利 用 超 声
定向 压 强 将 水 溶 性 液 体 喷 成 雾 状 ，达 到 雾 化 效 果 。 实 际 运 行 情 况 表 明 ，系 统 的 共 振 频 率 为 1 ． 7 MHz ，系 统 具 有 温
［3］ 周国雄，朱俊杰，郑伟． 基于超声波雾化器的农作物温湿 度智能控制系统［J］． 农机化研究，2008（ 10） ： 142－144．
［4］ 高祥，蔡乐才． 智能医用超声波雾化器的设计［J］． 四川 理工学院学报： 自然科学版，2010，23（ 4） ： 473－475．
［5］ 袁林． 医用超声波雾化器的工作原理及其改造［J］． 临床 与护理工程，2002（ 2） ： 42－43．
摘 要： 基 于 STC89 C52 单 片 机 ，设 计 了 一 种 以 压 电 陶 瓷 片 为 载 体 的 无 线 超 声 波 雾 化 系 统 。 由 传 感 器 采 集 温 度
和 湿 度 等 参 数 ，利 用 无 线 收 发 器 NRF24 L01 发 送 至 PC 机 ，PC 机 利 用 反 馈 信 息 控 制 压 电 陶 瓷 片 工 作 。 压 电 陶 瓷
表 1 系统运行数据（ 工作方式一）
采集时间 t /h
雾化量 / mL
系统工作温度 /℃
系统工作湿度 / % rh
图 7 仿真波形
0 ～ 0． 5
9． 2
0． 5 ～ 1． 0
9． 8
1． 0 ～ 1． 5
8． 9
1． 5 ～ 2． 0